韓 萌， 孫平賀，3， 徐金鑒， 曹 函，3， 隆 威， 張紹和， 王 旭

(1.有色金屬成礦預(yù)測與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙 410083； 2.中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南 長沙 410083； 3.美國亞利桑那州立大學(xué)，坦佩 85282； 4.南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210002)

0 引言

聲波鉆進(jìn)技術(shù)(Sonic Drilling)將高頻振動(dòng)力、回轉(zhuǎn)扭矩和鉆進(jìn)壓力三者結(jié)合為一體，實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)成孔工藝過程。20世紀(jì)40年代美國和前蘇聯(lián)對(duì)該技術(shù)展開了相關(guān)研究工作，如對(duì)超聲波鉆進(jìn)過程中的聲波能量耦合原理并進(jìn)行了特性分析等[1-2]。德國帕德博恩大學(xué)還研究了一種新型超聲波鉆進(jìn)取樣裝置[3]，直至20世紀(jì)末形成了較為完善的技術(shù)和設(shè)備體系[4-6]。國內(nèi)對(duì)這一技術(shù)研究起步較晚，包括對(duì)超聲波換能器原理、超聲物理應(yīng)用研究等，為聲波鉆進(jìn)奠定了基礎(chǔ)[7-8]。相關(guān)研究機(jī)構(gòu)對(duì)超聲波在深空鉆探中的應(yīng)用及實(shí)驗(yàn)展開了分析[8-9]。但由于聲波高頻振動(dòng)頭技術(shù)的限制，聲波鉆進(jìn)技術(shù)應(yīng)用推廣受到極大限制[10]。近些年，無錫金帆通過合作和創(chuàng)新，推出了系列聲波鉆機(jī)，極大地推動(dòng)了該技術(shù)的市場應(yīng)用[11-12]。

相比傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)，聲波鉆進(jìn)具有鉆進(jìn)速度快、巖心保真好、環(huán)境污染小、施工安全高、適用地層廣、綜合成本低等優(yōu)點(diǎn)，在國外被廣泛應(yīng)用于工程勘察、環(huán)境調(diào)查、淺源地?zé)帷⒒A(chǔ)工程、礦山治理等領(lǐng)域。為了提高聲波鉆進(jìn)施工質(zhì)量和過程控制，北美最大的工程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)術(shù)團(tuán)體——美國材料與實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)(American Society for Testing and Materials, ASTM)，于2004年制定了第一部聲波鉆進(jìn)規(guī)程D6914-04，成為設(shè)計(jì)、施工及設(shè)備制造商的參考標(biāo)準(zhǔn)。協(xié)會(huì)于2010年對(duì)規(guī)程做了進(jìn)一步修訂，形成D6914-04(2010)版。2016年11月，協(xié)會(huì)對(duì)該規(guī)程完成了第二次修訂，同年12月頒布了最新聲波鉆進(jìn)規(guī)程D6914/D6914M-16。本文根據(jù)2016版規(guī)程內(nèi)容，從適用范圍、設(shè)備選擇、技術(shù)注意事項(xiàng)等方面進(jìn)行了闡述。

1 技術(shù)原理

聲波鉆進(jìn)是根據(jù)地層的固有頻率或頻率組，利用振動(dòng)器的高頻振動(dòng)和低速回轉(zhuǎn)作用，實(shí)現(xiàn)破碎鉆進(jìn)成孔的過程，而地層的固有頻率取決于其礦物組成和厚度。在聲波鉆進(jìn)中，鉆頭是上部鉆具綜合作用力的承載體，一定速度的回轉(zhuǎn)可以保證鉆機(jī)能量均勻分配到鉆頭的底唇面上，控制鉆頭磨損以及維持鉆孔垂直，如圖1所示。

同時(shí)，當(dāng)振動(dòng)器與鉆柱諧振頻率重疊時(shí)，會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象，此時(shí)鉆頭受到的能量達(dá)到峰值。一方面實(shí)現(xiàn)斷裂、剪切地層巖石的作用，還可以使周圍鉆屑顆粒向外圍擴(kuò)展，保證用于現(xiàn)場分析和實(shí)驗(yàn)室測試的巖樣完整性，降低鉆具與孔壁的摩擦阻力，提高機(jī)械鉆進(jìn)效率。聲波鉆進(jìn)采樣裝置包括薄壁管、對(duì)開式巖心管和地下水原位取樣裝置。

2 鉆進(jìn)設(shè)備

2.1 近鉆頭部分

圖1 聲波鉆進(jìn)原理

聲波鉆進(jìn)近鉆頭部分包括正弦波發(fā)生器、發(fā)生器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、減少摩擦和控制鉆頭熱量的潤滑系統(tǒng)、振動(dòng)隔離裝置、鉆桿回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以及鉆桿的連接裝置。正弦波發(fā)生器須產(chǎn)生足夠的能量推動(dòng)鉆桿完成碎巖和剪切作用，如圖1所示。正弦波發(fā)生器使用偏心反轉(zhuǎn)平衡砝碼在0°和180°時(shí)振幅最大，如圖2和圖3所示。通過液壓推動(dòng)，一般在0～185 Hz運(yùn)行并提供全方位能量輸出，推進(jìn)長度高達(dá)12 in(1 in=25.4 mm，下同)。根據(jù)石油供應(yīng)商要求，潤滑系統(tǒng)應(yīng)配備足夠容量的冷卻器，以保持流體溫度處于允許范圍內(nèi)。隔振系統(tǒng)主要起到保護(hù)作用，確保向鉆柱提供最大的振動(dòng)能量而不損壞鉆機(jī)，鉆桿上施加的振動(dòng)須與鉆機(jī)隔離，如圖2和圖3所示，可使用充氣彈簧、手動(dòng)彈簧或其他方法。

圖2 碟形彈簧封閉式鉆頭結(jié)構(gòu)

2.2 鉆具部分

圖3 空氣彈簧封閉式鉆頭結(jié)構(gòu)

聲波鉆具主要包括鉆桿、套管、巖心管、采樣器鉆頭、套管鉆頭、直剪取樣探頭、水樣取心管等。個(gè)體或公司擁為特定工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的鉆具系統(tǒng)，如果能獲得高質(zhì)量巖心和高效鉆進(jìn)，也適用于本鉆進(jìn)規(guī)程。

同傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)一樣，鉆桿用于傳遞綜合作用力并回收巖心管，通用尺寸為直徑2～4 in，長度2、5、10 ft以及20 ft(1 ft=30.48 cm,下同)；套管標(biāo)稱外徑為4～12 in。當(dāng)相同尺寸鉆桿搭配不同尺寸巖心管時(shí)，套管和鉆桿之間空間大小不確定。

巖心管主要用于采集地層樣本并清理套管內(nèi)部。液體或固體巖心管都有不同的直徑和長度，其尺寸應(yīng)與套管內(nèi)徑相匹配并滿足項(xiàng)目要求。巖心管安裝有切割片，穿透地層時(shí)可保證垂直度。常見巖心管主要包括以下幾類。

(1)固體巖心管。固體巖心管是兩端有螺紋的固體管材，有多種尺寸和長度，標(biāo)準(zhǔn)采樣運(yùn)行長度為10～20 ft，可調(diào)整采樣運(yùn)行長度來獲得最佳巖心采取率，組合巖心管可增加取樣長度。在某些地層中，隨著進(jìn)尺增加，巖心采取率有降低的趨勢，另一些地層中反倒有升高的趨勢。振動(dòng)會(huì)使在松散未固結(jié)的礫石地層取得的樣品致密，同時(shí)在松散地層和軟土中取心時(shí)會(huì)壓密地層土。

(2)對(duì)開式巖心管。對(duì)開式巖心管是兩端有螺紋、縱向可分開的管材，兩部分巖心管有突出和凹槽部分，用于互鎖以防止巖心管分開，有多種直徑和長度。即使穿透地層時(shí)對(duì)開式巖心管受到震動(dòng)作用，但對(duì)其影響不大，有利于觀察巖樣。對(duì)開式巖心管在堅(jiān)硬地層中有分開趨勢，同時(shí)也取決于施工方法；獲取巖心后質(zhì)量很大，需要特定技術(shù)移取。內(nèi)襯、透明丁基、聚乙烯基塑料或不銹鋼可用于對(duì)開式巖心管和固體巖心管。

(3)在巖土工程勘察中，標(biāo)準(zhǔn)取樣設(shè)備可與聲波鉆進(jìn)結(jié)合使用。D1586(ASTM標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)，下同)標(biāo)貫實(shí)驗(yàn)用于聲波鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)配備套管和140 lb(1 lb=453.59 g,下同)自動(dòng)錘；液壓驅(qū)動(dòng)的D6519和手動(dòng)或固定活塞、薄壁管巖心管D1587與聲波鉆進(jìn)結(jié)合使用應(yīng)配備有大容量泵；巖土鉆掘中聲波鉆一般都配備絞車線。

套管鉆頭與套管連接部分組合，其作用是引導(dǎo)套管穿透地層，并帶走鉆屑。套管鉆頭可遵循以下3種基本設(shè)計(jì)方向之一。

(1)“擠入”將大部分巖心擠入鉆孔和套管內(nèi)，在密實(shí)、干燥或粘性好的地層可得到很好的應(yīng)用，有助于減少地層壓實(shí)和摩擦。

(2)“擠出”將大部分巖心擠出孔壁，在松散、顆粒狀的礫石和淤泥地層中可得到更好的應(yīng)用。

(3)“中性”允許鉆頭選擇阻力最小的路徑。不同的地層可選配不同鉆頭，鉆頭表面均勻間隔分布硬質(zhì)合金齒，圖4顯示了典型的硬質(zhì)合金齒分布方式；硬質(zhì)合金鉆頭在眾多地層中得到很好的應(yīng)用，被認(rèn)定為普遍通用鉆頭，其極適合于聲波鉆進(jìn)時(shí)發(fā)生的沖擊作用。其它配置包括胎體上的焊接硬質(zhì)合金片、切削齒等。

圖4 套管鉆頭結(jié)構(gòu)

區(qū)別于套管鉆頭，巖心管鉆頭設(shè)計(jì)可承受較小壓密作用和摩擦力，使巖心通過鉆頭進(jìn)入巖心管。鉆頭一般由鋸齒狀硬質(zhì)合金齒、粗糙內(nèi)表面或固定容器組成，以協(xié)助保存巖樣。巖心管鉆頭直徑應(yīng)小于巖心管內(nèi)徑in，這樣巖心會(huì)以最小阻力進(jìn)入巖心管，減少了對(duì)巖心的不必要擾動(dòng)。鉆頭唇面應(yīng)設(shè)計(jì)為最有利于鉆進(jìn)地層，如在含有卵礫石的密實(shí)地層中可采用硬質(zhì)合金齒，松軟地層中鋸齒形有利于排除鉆屑。鉆頭唇面類型和取心方法的選擇取決于地層特征，并應(yīng)隨鉆進(jìn)過程進(jìn)行優(yōu)化，減少巖心擾動(dòng)的同時(shí)以獲得最高巖心采取率。

聲波鉆進(jìn)也是一種直推式鉆進(jìn)方法，可用于環(huán)境勘察中的原位保真取樣鉆進(jìn)。原位取水樣鉆具的鋸齒形內(nèi)管和外部驅(qū)動(dòng)管件連接于一點(diǎn)，該點(diǎn)直徑與外部驅(qū)動(dòng)管直徑相同，以防產(chǎn)生空隙，造成含水層之間交叉污染。安裝過程中，內(nèi)部濾網(wǎng)通過裝有O形圈的外部驅(qū)動(dòng)管與地層密封。當(dāng)進(jìn)入巖層時(shí)，土體摩擦力作用于該點(diǎn)，向外拉動(dòng)外部驅(qū)動(dòng)管可使內(nèi)部濾網(wǎng)外露，內(nèi)管直徑為2～4 in或更大，以增大取心能力，使用高容量泵可從深部地層快速采樣。采水樣探頭可安裝一次性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以進(jìn)行壓力灌漿或安裝小直徑監(jiān)測井，探頭采用密封形式安裝在聲波套管內(nèi)的充氣隔離器中。

2.3 聲波鉆機(jī)

同回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的鉆機(jī)相似，聲波鉆機(jī)也是載具承載，其動(dòng)力可由車載發(fā)動(dòng)機(jī)或輔助發(fā)動(dòng)機(jī)輸出。聲波鉆機(jī)配有鉆塔，用于上下移動(dòng)鉆頭、向鉆柱施加給進(jìn)和收回壓力以及搬運(yùn)裝備，鉆機(jī)也可配備自動(dòng)化裝置。聲波鉆機(jī)采用液壓驅(qū)動(dòng)，鉆塔、鉆井液泵、夾持機(jī)構(gòu)和其他輔助設(shè)備也需動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，因此，電源須提供驅(qū)動(dòng)所有系統(tǒng)所需的馬力，馬力要求基于設(shè)備的實(shí)際鉆深能力。同時(shí)，運(yùn)載車輛須具有足夠的自重以支撐鉆機(jī)質(zhì)量。

鉆塔根據(jù)實(shí)際鉆深的不同其高度有所不同，但要求鉆塔應(yīng)具有足夠的拉伸力，一般為鉆具重力的1.5倍。聲波鉆機(jī)可采用幾種不同尺寸的夾持器。針對(duì)近水平聲波鉆機(jī)，由于其可向上傾斜90°鉆進(jìn)，使鉆桿或套管與主軸連接，最后提升回歸原位與鉆柱連接。其它鉆進(jìn)形式可采用桿式夾持機(jī)構(gòu)，鉆桿或套管為掛鉤連接，鋼絲繩絞車可用于鉆桿脫扣，使用絞盤方式的設(shè)備通常配有一個(gè)滑輪，可拉伸20ft長的鉆桿，以減少巖心管取回時(shí)間。聲波鉆機(jī)同樣配有鉆桿擰卸裝置，裝置上部應(yīng)能雙向旋轉(zhuǎn)以關(guān)閉和打開接頭，接頭喉部須足夠大以容納最大尺寸的鉆具。同時(shí)間隙應(yīng)可以調(diào)節(jié)，下部構(gòu)件應(yīng)能夠承受工具最大總重，高速旋轉(zhuǎn)裝置可加速擰開鉆桿。

聲波鉆機(jī)配備的泥漿泵有多種用途，如：泵送鉆井液進(jìn)行潤滑、排出鉆屑、冷卻鉆頭等，也可進(jìn)行鉆孔灌漿以及設(shè)備清洗等。在某些地層鉆進(jìn)中，鉆井液在平衡地層壓力方面更為明顯，如飽和土層，但實(shí)際工程中鉆井液主要目的是保持套管清潔。聲波鉆進(jìn)中對(duì)鉆井液消耗較少，通常不做回收處理。根據(jù)聲波鉆孔深度，建議至少配備一個(gè)泥漿泵，如果需要輔助泥漿泵，需提供200 psi(1400 kN/m2)的泵送或清潔能力，漸進(jìn)式腔體或蠕動(dòng)泵在聲波鉆進(jìn)中應(yīng)用效果較好。同時(shí)，泥漿泵應(yīng)配備壓力指示儀和泄壓閥，以保護(hù)泵免受損壞并防止地層破裂。空氣壓縮機(jī)也可在聲波鉆進(jìn)中應(yīng)用，但應(yīng)注意同鉆進(jìn)地層相匹配，其氣壓可由鉆孔深度、孔徑確定，具體參數(shù)參考D5782。聲波鉆機(jī)的輔助工具包括桿式起重設(shè)備、管件扳手、鉆井液攪拌機(jī)以及用于維護(hù)和修理的手持式工具，還應(yīng)配備便攜式或液壓式電弧焊機(jī)、乙炔炬、蒸汽清潔器和便攜式發(fā)電機(jī)、便攜式流體泵和泥漿儲(chǔ)存罐等。

3 成孔工藝

3.1 鉆前準(zhǔn)備

通過舉行安全會(huì)議和項(xiàng)目信息會(huì)議，審查完整的安全工作程序；審查公用事業(yè)許可信息；鉆探人員應(yīng)著防護(hù)安全裝備；需進(jìn)行一般性現(xiàn)場勘察，并在設(shè)備進(jìn)場之前檢查鉆孔位置，檢查所有地下和高架設(shè)施的位置；注意可能妨礙鉆機(jī)操作的任何障礙物；查看鉆孔位置的行程路徑以確保設(shè)備安全運(yùn)行；干擾鉆機(jī)的輔助設(shè)備或耗材應(yīng)從鉆機(jī)上移除；調(diào)平千斤頂，并應(yīng)具有足夠大小的接地墊，以分散負(fù)載并防止沉降導(dǎo)致鉆具未對(duì)準(zhǔn)；鉆頭水平后，應(yīng)抬起并固定桅桿；若需收集鉆井液，應(yīng)放置流體儲(chǔ)存罐；根據(jù)需要定位服務(wù)車輛，以獲得有效的工具處理和鉆井支持；根據(jù)需要連接各種泵和定位工具。

聲波鉆進(jìn)可采用濕式或干式兩類工藝。具體工藝方法的選擇取決于項(xiàng)目要求、地層和鉆孔設(shè)計(jì)深度。將巖心管連接到鉆頭，并將鉆頭和巖心管同鉆桿頭部緊密連接，檢查鉆機(jī)垂直度。

3.2 取樣鉆進(jìn)

在鉆頭穿過表層土、路面或其它覆蓋層后，從鉆孔中取出巖心管并取出覆蓋層巖心樣品，重新下鉆后，啟動(dòng)聲波鉆機(jī)。注意鉆進(jìn)深度變化，記錄鉆深增量，精確到0.1 ft。盡量在偶數(shù)英尺處結(jié)束取樣鉆進(jìn)，或者為了便于鉆孔測量，以0.5 ft增量結(jié)束鉆進(jìn)。

3.2.1 固體取樣鉆進(jìn)

在完成取樣時(shí)應(yīng)停止施加壓力、停止聲波鉆頭和巖心管回轉(zhuǎn)，并按正確方向?qū)r心管中樣品放入巖樣收集袋中。樣品袋盡可能靠近巖心管底部，以減少巖樣下落距離，盡可能減少干擾；巖樣通常保存在2～5 ft長的樣品袋中，用于檢查、記錄和分析，樣品袋長度不超過5 ft，因?yàn)槭占膸r樣質(zhì)量越大，后期處理難度也越高；若巖樣可擾動(dòng)，則取樣袋長度可大于5 ft。根據(jù)需要更換取樣袋，直到從巖心管中取出所有巖樣?；厥諑r樣對(duì)后續(xù)實(shí)驗(yàn)非常重要，如果遵循規(guī)范，固體巖心管取心可獲得精確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。針對(duì)特殊地層取樣，可使用透明塑料巖心管襯里進(jìn)行更精確的回收測量，如圖5所示，也可使用固體巖心管采取水樣。聲波振動(dòng)和鉆頭會(huì)對(duì)巖樣和其他土體造成干擾，在測量巖樣時(shí)應(yīng)予以考慮。旋轉(zhuǎn)巖心管對(duì)取出巖心是有利的，但是，只能在必要時(shí)使用，以避免擾動(dòng)巖樣或使其從采樣器中掉落；某些地層中，可能需要啟動(dòng)聲波鉆頭以便于取出巖心管?，F(xiàn)場技術(shù)人員應(yīng)意識(shí)到，所采取的任何技術(shù)措施都可能對(duì)巖心造成擾動(dòng)，應(yīng)盡可能避免不必要的擾動(dòng)。

圖5 采取的巖心

3.2.2 對(duì)開式巖心管取樣鉆進(jìn)

使用對(duì)開式取樣步驟與一體式巖心管相同，不同之處在于對(duì)開式巖心管不能承受重壓或高摩擦阻力旋轉(zhuǎn)，因此，現(xiàn)場操作時(shí)必須更為謹(jǐn)慎。取出巖樣時(shí)，對(duì)開式巖心管可減少巖樣干擾。關(guān)于巖樣移除和清潔處理可參考ASTM其它標(biāo)準(zhǔn)。采用對(duì)開式巖心管可得到更準(zhǔn)確的巖樣數(shù)據(jù)。

3.3 套管鉆進(jìn)

在聲波鉆進(jìn)中，套管的作用是維持孔壁穩(wěn)定，以防止鉆孔塌陷，同時(shí)也利于巖樣回收、防止含水層交叉污染，提高巖心保真度，也可為鉆孔測量提供可控環(huán)境。根據(jù)鉆進(jìn)的地層，使用干法安裝套管或濕法安裝套管。干法是在巖心管從鉆孔中取出后進(jìn)行安裝，而濕法則是在巖心管提鉆前進(jìn)行。套管有多種常用長度和直徑，其尺寸與巖心管的直徑比例根據(jù)對(duì)環(huán)空的清潔度確定。鉆井液的功用同普通回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)是一致的，不同的是，聲波鉆進(jìn)過程中鉆井液通常不再循環(huán)使用。

采用干法安裝套管時(shí)，按照設(shè)定的取樣間隔取出巖心管，并及時(shí)收集、處理巖心樣品，將鉆頭連接到套管后下入到取樣位置以下，然后再下入巖心管進(jìn)行取心鉆進(jìn)。在某些地層中，可使用雙倍長度的巖心管進(jìn)行連續(xù)取樣，同時(shí)注意保證巖心管清潔度。鉆遇坍塌地層時(shí)，應(yīng)測量位置并正確記錄。濕法安裝套管時(shí)，首先將巖心管下到預(yù)定深度，鉆頭與巖心管斷開，鉆桿中放置一個(gè)塞子以保護(hù)螺紋，并防止鉆井液進(jìn)入巖心管沖刷巖心。鉆頭上安裝有相同長度的鉆孔套管，并將其連接到巖心管上，利用壓力、旋轉(zhuǎn)和振動(dòng)作用推進(jìn)套管，同時(shí)啟動(dòng)泥漿泵，鉆井液被泵送到套管柱中，通過潤滑作用推動(dòng)其直至巖心管底座。然后取出巖心管，收集、處理巖心樣品后再次下入預(yù)定深度。巖心管提鉆時(shí)，頂部與鉆井液之間有少量接觸。

由于聲波鉆孔受到套管的保護(hù)，因此可采用多種儀器設(shè)備對(duì)鉆孔進(jìn)行原位測試。含水層測試或地層其它物性特征的測試可參考ASTM標(biāo)準(zhǔn)，如：含水層參數(shù)測試可依據(jù)D4050。由于鉆進(jìn)過程周圍對(duì)地層干擾小，使孔內(nèi)測試數(shù)據(jù)更為真實(shí)可靠。地層原位測試可參考D4044及旁壓測試D4719、十字板剪切測試D2573等。同時(shí)，傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的鉆頭也可應(yīng)用于聲波鉆進(jìn)中，如金剛石鉆頭(D2113)。由于聲波鉆通常具有低轉(zhuǎn)速特點(diǎn)，因此可通過使用齒輪驅(qū)動(dòng)的速度倍增器、2速旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、調(diào)整聲波鉆頭輸出方式等措施獲得足夠的鉆進(jìn)速度。通過壓縮空氣源，可將潛孔錘引入聲波鉆進(jìn)中，實(shí)現(xiàn)高效成孔。標(biāo)貫實(shí)驗(yàn)(D1586)中的分體式巖心管、薄壁管(D1587)等也都可在聲波鉆孔中應(yīng)用。

4 結(jié)論

聲波鉆進(jìn)是根據(jù)地層的固有頻率或頻率組，利用振動(dòng)器的高頻振動(dòng)和低速回轉(zhuǎn)作用，實(shí)現(xiàn)破碎鉆進(jìn)成孔的過程，具有速度快、巖心保真好、適用地層廣等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工程勘察、環(huán)境調(diào)查、淺源地?zé)?、基礎(chǔ)工程、礦山治理等領(lǐng)域。

(1)正弦波發(fā)生器產(chǎn)生的能量推動(dòng)鉆桿完成碎巖和剪切作用，當(dāng)振動(dòng)器與鉆柱諧振頻率重疊時(shí)，聲波鉆頭受到的能量達(dá)到峰值。

(2)鉆機(jī)和取心鉆具是聲波鉆進(jìn)的核心設(shè)備，取樣器主要包括固體取樣和對(duì)開式取樣，可調(diào)整采樣運(yùn)行長度來獲得最佳巖心采取率。

(3)套管鉆頭遵循擠入、擠出、中性3種基本設(shè)計(jì)方法，鉆井液通常不做回收處理等。

(4)成孔工藝主要以雙管高頻振動(dòng)、低速回轉(zhuǎn)為主，實(shí)現(xiàn)多種目的的原位取心作業(yè)，并可結(jié)合其配套設(shè)備，拓展聲波鉆進(jìn)的適用范圍。

(5)融合原位測試、巖心原位分析等技術(shù)的聲波鉆進(jìn)工藝和設(shè)備將是未來發(fā)展的主要方向。